Investigadores del MIT han desarrollado un electrodo sin metal utilizando polímeros conductores. El electrodo es lo suficientemente flexible y resistente para una implantación prolongada en el cuerpo. El dispositivo está pensado como un reemplazo avanzado de los electrodos metálicos rígidos que pueden causar daños en los tejidos y cicatrices a largo plazo, provocando fallas en el dispositivo. La nueva tecnología requirió bastante refinamiento para lograr las propiedades correctas de flexibilidad, resistencia y conductividad eléctrica. El material del electrodo se puede imprimir utilizando una impresora 3D, lo que significa que los investigadores pueden crear fácilmente una amplia gama de geometrías y formas complejas para satisfacer las necesidades de una amplia variedad de tecnologías médicas.
Las tecnologías implantables están avanzando para comportarse y sentirse más como tejidos humanos, en comparación con dispositivos mecánicos rígidos. Esto tiene numerosas ventajas: es menos probable que los implantes flexibles causen daños en los tejidos blandos y también es menos probable que causen cicatrices e inflamación. La respuesta al cuerpo extraño y el tejido cicatricial pueden provocar el fracaso del implante, y si van a surgir dispositivos implantables a largo plazo, será necesario desarrollar electrodos de alta gama que les permitan interactuar con los tejidos durante muchos años.
Esta última tecnología es un paso en la dirección correcta. Es un electrodo completamente libre de metales, fabricado con polímeros conductores. "Este material funciona igual que los electrodos metálicos, pero está hecho de geles similares a nuestros cuerpos y con un contenido de agua similar", dijo Hyunwoo Yuk, investigador involucrado en el estudio. "Es como un tejido o nervio artificial".
Crear el electrodo fue un desafío, ya que los polímeros suelen ser más aislantes que conductores. Si bien se han identificado polímeros conductores, convertirlos en un electrodo flexible similar a un gel no fue tarea fácil y requirió que los investigadores equilibraran las propiedades conductoras con las limitaciones mecánicas.
"En los materiales en gel, las propiedades eléctricas y mecánicas siempre luchan entre sí", dijo Yuk. “Si se mejoran las propiedades eléctricas de un gel, hay que sacrificar las propiedades mecánicas y viceversa. Pero en realidad necesitamos ambas cosas: un material debe ser conductor, además de elástico y resistente. Ese fue el verdadero desafío y la razón por la cual la gente no pudo convertir los polímeros conductores en dispositivos confiables hechos enteramente de gel”.
Su solución fue combinar polímeros conductores con otros componentes de hidrogel que puedan proporcionar las propiedades mecánicas requeridas. La clave para lograrlo fue inducir la separación de fases, donde los materiales se repelen ligeramente entre sí.
"Imagínese que estamos haciendo espaguetis eléctricos y mecánicos", dijo Xuanhe Zhao, otro investigador involucrado en el estudio. “El espagueti eléctrico es el polímero conductor, que ahora puede transmitir electricidad a través del material porque es continuo. Y el espagueti mecánico es el hidrogel, que puede transmitir fuerzas mecánicas y ser resistente y elástico porque además es continuo”.
Estudio en la revista Nature Materials : hidrogel de polímero conductor de alto rendimiento imprimible en 3D para interfaces bioelectrónicas totalmente de hidrogel
Vía: MIT